我国汽车磁粉离合器的发展
侯树展，曲金玉，魏晓燕，刘大权
（山东理工大学交通与车辆工程学院，山东淄博２５５０４９）
摘要：汽车磁粉离合器以其优良的特性成为传统离合器的理想替代品．从我国汽车磁粉离合器的发展状况、技术特征等方面进行了叙述，并对其发展趋势进行了探讨。
关键词：汽车磁粉离合器；结构；原理；特点；应用
中图分类号：Ｕ４６３．２１１；ＴＭ２７
文献标识码：Ａ
’文章编号：１００１．３８３０（２００８）０１．０００７—０３，
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆ
ＨＯＵ
Ｍａｇｎｅｔｉｃ
ＰａｒｔｉｃｌｅＣｌｕｔｃｈｆｏｒＶｅｈｉｃｈｅｓｉｎＣｈｉｎａ
Ｓｈｕ－ｚｈａｎ，ＱｕＪｉｎ－ｙｕ，ＷＥｌ
Ｘｉａｏ－ｙａｎ，ＬＩＵＤａ－ｑｕａｎ
ＳｃｈｏｏｌｏｆＴｒａｎｓｐｏｒｔａｎｄＶｅｈｉｃｌｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｉｂｏ２５５０４９，Ｃｈｈ２ａ
Ａｂｓｔｒａｃｔｓ：Ｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｍａｇｎｅｔｉｃｐａｒｔｉｃｌｅｃｌｕｔｃｈｉｓ
ａ
ｉｄｅａｌｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｖｅｈｉｃｌｅｃｌｕｔｃｈｂｅｃａｕｓｅ
ｏｆｉｔｓ
ｇｏｏｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｒｅｖｉｅｗｓｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｍａｇｎｅｔｉｃｐａｒｔｉｃｌｅｃｌｕｔｃｈｉｎ
Ｃｈｉｎａａｎｄｐｏｉｎｔｓｏｕｔｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｔｒｅｎｄｏｆｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｍａｇｎｅｔｉｃｐａｒｔｉｃｌｅｃｌｕｔｃｈ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖｅｈｉｃｌｅｍａｇｎｅｔｉｃｐａｒｔｉｃｌｅｃｌｕｔｃｈ；ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ；ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
１引言
磁粉离合器是以磁粉为中间媒体，利用电磁线
圈产生磁场使主动件和从动件通过磁粉实现接合和分离的一种离合器。从２０世纪６０年代开始，磁
粉离合器作为电磁离合器的一个分支在工业控制领域得到了飞速的发展。
近年来汽车在性能上向高速发展，发动机的功
率和转速不断提高，特别是载货汽车趋于大型化，离合器的使用条件日酷一日。磁粉离合器以其长寿
命、高可靠性、运转平稳、结构简单等优点成为汽
车传统离合器的理想替代品。
１．主动件２．从动件３．磁粉４．线圈５．滑环６．输出轴７．磁路８．工作间隙
图ｌ杯形汽车磁粉离合器【１１
２磁粉离合器的工作原理
汽车磁粉离合器通过滑环对离合器供电。当线
磁粉离合器主要由主动件与从动件组成，如图．
１【１】所示。主动件与发动机的动力输出端飞轮相连，从动件与变速器输入端相连。主动件与从动件通过磁粉实现连接，将发动机输出的转矩传递给变速器。
圈通电时，磁粉在线圈磁场的作用下连接成磁粉链，依靠磁粉自身的结合力及磁粉与主动件和从动
件之问的摩擦力，使转矩从主动件传递到从动件。当励磁电流达到最大时，主动件与从动件之间的滑磨消失，开始同步转动。当线圈断电时，线圈产生的磁场消失，磁粉恢复自由状态，在离心力的作用
收稿日期：２００７．０４．１１修回日期：２００７—０４．２７
下，紧贴到磁粉腔外壁，主动件与从动件实现分离。
作者通信：Ｅ－ｍａｉｌ：ｉｍｔｂｔｂｏｆｌ＠１６３．ｃｏｒｎ
磁性材料及器件－
２００８年２月
７
３汽车磁粉离合器的发展过程
磁粉离合器在汽车工业上的最早应用可追溯
４磁粉离合器的性能特点
目前，汽车离合器主要有摩擦式离合器、液力耦合器及液力变矩器。摩擦式离合器的发展经历了熟，但其外廓尺寸较大，在接合、分离过程中要产生振动和滑动摩擦，故发热量较大，磨损也较大；而液力耦合器及液力变矩器结构复杂、造价高、传
递效率低，仅适用于高档轿车和部分重型载重汽车和工程机械上。
”
．，
到２０世纪５０年代。法国从１９５９年起，在标致４０３就是磁粉离合器和调节器．
我国磁粉离合器技术在２０世纪５０年代期间仅少量用于测试加载；６０年代到７０年代初开始应用于航空、航天领域：之后才在全国推广并逐步用于各种民用机械。其系列产品广泛用于印刷、包装、纺织、矿山、起重、运输、绕线等行业。
在汽车工业领域，磁粉离合器的应用直到７０年代才有这方面的报道。最初主要应用在发动机冷却系统、汽车空调系统等，实现简单的风扇离合ｊ如西安公路学院的汽车发动机磁粉风扇离合器。９０年代，武汉工学院（现武汉理工大学）参与研制在
ＷＨ２１１越野汽车上试用的一种汽车磁粉离合器及其半自动化控制系统，它具有起步平稳、换档快捷、
汽车上采用了一种半自动的连接装置。其主要部分‘上百年的时间，虽然其设计和制造技术已比较成
磁粉离合器利用磁粉来传递转矩，与上述其他类型离合器相比，具有如下优良特性：
（１）在同滑差无关的情况下能够传递一定的
－转矩，所以连结时完全没有振动。如图３所示，在不同的滑差率下，磁粉离合器所能传递的转矩基本
一致。
（２）传递转矩与励磁电流大致成比例变化，
因而能完善、简单地进行转矩的传递控制。如图４所示，转矩与励磁电流在５％～９５％范围内几乎呈线性关系变化，当励磁电流保持不变时，转矩会稳定
地传递。
振动小等优点【２１。近年来，磁粉离合器在汽车传动系统的应用已经有了进一步的发展，并有了尝试性
的应用。南京理工大学研制的微型客车用功率分流
式无级变速器用适于电控。的磁粉离合器（如图１所示）替代常规离合器，首轮样机研制成功，经试验性能良好，并通过了评审，目前已开始进入产品化
（３）断开励磁电流时的剩余转矩非常小，所
以断开性能良好，空转时也完全没有发热的现象。
（４）能够完全连结，传递效率达到１００％。
阶斟¨。在该系统中，磁粉离合器的应用使传动效
率得到了很大提高。不少其他高校和研究机构也已经开始汽车磁粉离合器的研究工作，如海安航天机电制造公司研制的可控式轿车用磁粉离合器（如图
２所示），可有效实现离合器的快速可靠接合、分
４
（５）结构简单，磁粉是干式的，所以容易维护，具有较高的可靠性。
磁粉离合器的优良特性适合汽车传动系统的动力传递：
（１）磁粉离合器起动平稳、冲击噪声小，工作寿命比传统离合器长。其低转动惯量、高转矩，
特别适合于汽车传动系统的动力传递。另外，由于
离，获得最佳滑差转矩，使发动机寿命延长、油耗减少，并使汽车在行驶过程中实现自动限速。
’∞。∞摹
励磁电流１００ｔ
∞饴
一
囊６０
蜒
柏加
６口哆
一
．．ｏ铂
２０弦
Ｏ
１．离合器本体２．线圈３．从动４．花键轴５．缓冲弹簧６．工作间隙
７．端盖８．滑环式电极图２可控式轿车用磁粉离合器
８
∞豳自
４０２０
ｏ（％嗣
图３磁粉离合器转矩．滑差特性曲线
图４磁粉离合器转矩・励磁电流关系曲线
ＪＭａｇｎＭａｔｅｒＤｅｆｉｃ髓Ｖｏｉ３９
Ｎ０１
采用电控，离合器的接合与分离更加平顺，提高了工业控制领域［３ｊ，如：
，
乘坐舒适性。
（１）柱形。如图５ａ所示，该结构体积比较大，
（２）磁粉离合器结构简单、控制方便。磁粉。通常用于传递力矩较大的机械上，工作间隙在水平离合器结构简单，省去了传统离合器的复杂的动作方向，磁粉分布均匀，性能稳定。
机构：控制系统简单，仅靠控制励磁电流即可完成“（２）筒形。如图５ｂ所示，该结构可以减小从离合器的控制，可以与自动变速器相结合，利用车动件的转动惯量，外形较小，可用于要求高灵敏度载计算机接受相应传感器的输出信号，调整离合的机械上。由于工作间隙在半径方向分布为双层，器输入励磁电流，，自动进行离合器的分离与结合，磁粉的分布均匀性和分散性易受离心力影响。从而实现传动系统的半自动、自动化控制。。
，（３）盘形。如图５ｃ所示，该结构适用于传（３）由于计算机判断指挥准确及时，汽油燃．递力矩较小的场合，从动件转动惯量小，’目前已烧完全，油耗降低，废气排放减少，汽车燃油经济能制造毫秒级的超高速高频工作离合器，寿命可性得到很大提高。
达一亿次。该型磁粉离合器主要用于高端科技产（４）汽车驾驶的智能化程度高。利用简单的品。，电子控制技术即可完成离合器的结合与分离，把５．２典型结构
驾驶员从离合器操作的疲劳中解放出来，驾驶员．磁粉离合器在其发展过程中，按照主动件和从操作简单智能，不易疲劳，提高了汽车行驶的安全性。
５汽车磁粉离合器的结构类型和技术特征．．一轰篇慧鬈戮鬈霎徽
动件的相互关系，发展形成了三种典型结构：
（１）复隙式线圈旋转型结构。在该结构形式
目前，汽车磁粉离合器仍处于初步发展阶段，
质量轻，安装调试方便，是汽车磁粉离合器采用的主要以工业控制领域使用的磁粉离合器为基础进主要结构形式。
行改进，使之更适合于汽车传动系统的结构特点。（２）单隙式线圈旋转型。线圈安装在从动件在汽车传动系统中，离合器是连接发动机和变速器外缘的环槽中，且从动件的转动惯量较大；壳体的重要设备，在汽车运行的整个过程中，相对于离与两侧的端盖组成主动件，磁粉填充在从动件与合器壳体而言，离合器主动件和从动件都处于旋转壳体的间隙中。这种结构供电可靠性差，且触头状态，因此对于电驱动的磁粉离合器，要求其供电与滑环易磨损，给整机性能带来影响，现在已很可靠，而且控制系统越简单越好。同时，汽车离合‘
少使用。’
器要求传递转矩大，占用空间小。（３）单隙式线圈静止型。线圈装在定子槽内，５．１从动件结构形式
定子与两侧的支承盖连接组成一个封闭的固定壳’。磁粉离合器的性能主要取决于所选择的从动体，主动转子处在定子与从动转子之间，磁粉填充件的结构形式。由于杯形从动件（图１）传递功率在主、从动转子问的间隙中。该无滑环结构不产生大、体积小、转动惯量小，成为目前汽车磁粉离合火花和磨损，供电可靠，空载转矩小，但因有非工器从动件结构形式的首选。
，
作间隙，故励磁功率比线圈旋转式大，体积也较大，磁粉离合器从动件的其他几种形式主要用于
主要用于大型工业机械的动力传递。５．３磁粉
魇
磁粉离合器依靠磁粉来传递转矩，所以磁粉是磁粉离合器中最重要的材料，要求磁粉具有较高的ｌｌ
｛Ｉ
议矛
愿
磁导率和较低的矫顽力，力求传递转矩能力大而电ｉ‘啊’７｛＝－一｝：
罐越
流断开后的剩余转矩小；耐热性好，在高温（３００～５００℃）下无明显氧化，不烧结成团，耐腐蚀，能保持离合器的性能稳定；流动性好，保证离合器在
（ａ）柱形
（ｂ）筒形
（ｃ）盘形
线圈断电后能迅速脱开。
图５磁粉离合器的结构类型
吓转１３页）
磁性材料及器件。．２００８年２月
９
５
同时用Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ软件建立了悬浮系统的动态模型，该模型通用性强，参数修改方便，适用于
４
系统的稳态分析和动态分析，对实验具有很重要的指导意义。实验结果证明，该悬浮系统具有一定的稳定性和抗干扰能力，适用于陀螺的磁悬浮系统‘引，
３
Ｚ≯
２
为下一步磁悬浮陀螺微型化的开展打下了基础。参考文献：
一
ｌ
［１】王洪志．川．光学仪器，２００４，２６（１）：４９．５１。。［２】
ＳｈｅａｒｗｏｏｄＣ，ＷｉｌｌｉａｍｓＣＢ，ＭｅｌｌｏｒＰＨ，ｅｔａ１．叨．
ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ，１９９５，３１（２１）：１８４５．１８４６．
０．０
０．５
１．０
１．５
２．０
Ｏ
２．５
３．０
，／ｍｍ
图４
【３】陈文元，等．川．压电和声光（增刊），２００１，２３（５０）：
３６４—３６５．
Ｕ－Ｉ曲线
【４】Ｄａｕｗａｌｔｅｒ［５】
Ｃｈａｒｌｅｓ
ＫＨａＪｏｕｎｇＣ．［Ｊ】．ＩＥＥＥＡｅｒｏｓｐａｃｅ
Ｍａｇａｚｉｎｅ，２００５，２０（２）：２１－２６．
于悬浮高度的选择范围较大，本文通过ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真得到最佳的悬浮点为／＝１．５ｍｍ处，选取／＝－１．２ｍｍ，
１．３ｒａｍ，１．４ｒａｍ，１．Ｓｍｍ，１．６ｍｍ，１．７ｍｍ，１．８ｍｍ，
ａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｙｓｔｅｍｓ
易敬曾．磁路计算与磁路设计［Ｍ】．成都：电子科技大学出版社，１９８７．
［６】虞烈．可控磁悬浮转子系统［Ｍ】．北京：科学出版社，２００２．
１．９ｍｍ，２．０ｍｍ九处悬浮点进行悬浮实验，调节悬浮线圈电流值分别使其悬浮，得到在／＝１．８ｍｍ处具有较大的悬浮刚度，实现了平面转子的稳定悬浮。
【７】ＲＨ弗雷泽，ＰＪ基林森，ＧＡ奥伯贝克（廖朝佩等译）．
磁悬浮和电悬浮［Ｍ】．北京：国防工业出版社，１９８２．【８】ＳｈｅａｒｗｏｏｄＣ，Ｗｉｌｌｉａｍｓ
ｆ
ＣＢ，ＹａｔｅｓＲＢ，ｅｔ０３９，１９９６，６／１－６／３．
ａ１．【Ｊ】．ＩＥＥＥ
Ｃｏｌｌｏｑｕｉｕｍ（Ｄｉｇｅｓ０，ｎ
５结语
作者简介：杨劲松（１９８３一），男，安徽六安人，硕士研
本文介绍了一种带位置传感器的主动悬浮系统，系统各部分结构件通过精细加工的方法得到，
（上接９页）
究生，研究方向为磁悬浮转子微陀螺。
里是结合的，而现在的汽车磁粉离合器在结合时处于全通电状态，所以磁粉离合器的结合消耗了大量的电能，这必然会加重汽车电源系统的供电负担，因此研究节能型、智能化控制的汽车磁粉离合器将成为未来汽车磁粉离合器的一个发展方向。
自动传动系统是汽车传动系的发展趋势【５】。汽车磁粉离合器的应用，将进一步提高汽车传动系的自动化水平，推动汽车向自动化、智能化发展。参考文献：
【１】魏英俊，常思勤，胡平，等．【Ｊ】．机械制造，２００４，４２
（４８２）：１２－１４．
【２】孙守礼．【Ｊ】．武汉工学院学报，１９９５，１７（２）：４４－５０．［３】
阮忠唐．联轴器、离合器设计与选用指南［Ｍ】．北京：化学工业出版社，２００５．２７０－２７７．
［４】刘祖林，向乐新，游凤荷，等．【Ｊ】．武汉汽车工业大学
学报，１９９６，１８（５）：４１４５．
［５】徐石安，江发潮．汽车离合器［Ｍ】．北京：清华大学出
版社，２００５．１－１３．
磁粉颗粒的形状对离合器性能有较大影响。片状磁粉尖晶面易磨损，形成的细粉磨粒容易在离合器的工作面上形成渣壳，使工作间隙缩小，能够传递的转矩明显减小［４１；另外，磁粉颗粒的球形度和流动性密切相关，球形度越高，其流动性越好，有利于快速离合，还可减少离合器在滑差工况下工作面的磨损。
国内汽车磁粉离合器使用较多的是椭圆形不。锈钢系磁粉颗粒，直径在０．００４－－－０．０８ｍｍ。德国科比（ＫＥＢ）有限公司生产的磁粉离合器及制动器的磁粉直径只有４０Ｉ．ｔｍ，形状与土豆相似。国外磁粉产品７０％呈土豆状，３０％呈球形。
６发展趋势
磁粉离合器从出现到现在已有近６０年的发展，其设计与制造技术已逐渐成熟，并且成功应用到了工业控制的各个领域。汽车传动系统是磁粉离合器的一个新的应用领域，汽车磁粉离合器还处于初步发展阶段。离合器在汽车行驶的绝大部分时间
作者简介：候树展（１９８３一），山东临沂人，硕士研究生，
研究方向为汽车电子技术．
磁性材料及器件
２００８年２ｇｉ
１３
我国汽车磁粉离合器的发展
侯树展，曲金玉，魏晓燕，刘大权
（山东理工大学交通与车辆工程学院，山东淄博２５５０４９）
摘要：汽车磁粉离合器以其优良的特性成为传统离合器的理想替代品．从我国汽车磁粉离合器的发展状况、技术特征等方面进行了叙述，并对其发展趋势进行了探讨。
关键词：汽车磁粉离合器；结构；原理；特点；应用
中图分类号：Ｕ４６３．２１１；ＴＭ２７
文献标识码：Ａ
’文章编号：１００１．３８３０（２００８）０１．０００７—０３，
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆ
ＨＯＵ
Ｍａｇｎｅｔｉｃ
ＰａｒｔｉｃｌｅＣｌｕｔｃｈｆｏｒＶｅｈｉｃｈｅｓｉｎＣｈｉｎａ
Ｓｈｕ－ｚｈａｎ，ＱｕＪｉｎ－ｙｕ，ＷＥｌ
Ｘｉａｏ－ｙａｎ，ＬＩＵＤａ－ｑｕａｎ
ＳｃｈｏｏｌｏｆＴｒａｎｓｐｏｒｔａｎｄＶｅｈｉｃｌｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｉｂｏ２５５０４９，Ｃｈｈ２ａ
Ａｂｓｔｒａｃｔｓ：Ｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｍａｇｎｅｔｉｃｐａｒｔｉｃｌｅｃｌｕｔｃｈｉｓ
ａ
ｉｄｅａｌｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｖｅｈｉｃｌｅｃｌｕｔｃｈｂｅｃａｕｓｅ
ｏｆｉｔｓ
ｇｏｏｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｒｅｖｉｅｗｓｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｍａｇｎｅｔｉｃｐａｒｔｉｃｌｅｃｌｕｔｃｈｉｎ
Ｃｈｉｎａａｎｄｐｏｉｎｔｓｏｕｔｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｔｒｅｎｄｏｆｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｍａｇｎｅｔｉｃｐａｒｔｉｃｌｅｃｌｕｔｃｈ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖｅｈｉｃｌｅｍａｇｎｅｔｉｃｐａｒｔｉｃｌｅｃｌｕｔｃｈ；ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ；ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
１引言
磁粉离合器是以磁粉为中间媒体，利用电磁线
圈产生磁场使主动件和从动件通过磁粉实现接合和分离的一种离合器。从２０世纪６０年代开始，磁
粉离合器作为电磁离合器的一个分支在工业控制领域得到了飞速的发展。
近年来汽车在性能上向高速发展，发动机的功
率和转速不断提高，特别是载货汽车趋于大型化，离合器的使用条件日酷一日。磁粉离合器以其长寿
命、高可靠性、运转平稳、结构简单等优点成为汽
车传统离合器的理想替代品。
１．主动件２．从动件３．磁粉４．线圈５．滑环６．输出轴７．磁路８．工作间隙
图ｌ杯形汽车磁粉离合器【１１
２磁粉离合器的工作原理
汽车磁粉离合器通过滑环对离合器供电。当线
磁粉离合器主要由主动件与从动件组成，如图．
１【１】所示。主动件与发动机的动力输出端飞轮相连，从动件与变速器输入端相连。主动件与从动件通过磁粉实现连接，将发动机输出的转矩传递给变速器。
圈通电时，磁粉在线圈磁场的作用下连接成磁粉链，依靠磁粉自身的结合力及磁粉与主动件和从动
件之问的摩擦力，使转矩从主动件传递到从动件。当励磁电流达到最大时，主动件与从动件之间的滑磨消失，开始同步转动。当线圈断电时，线圈产生的磁场消失，磁粉恢复自由状态，在离心力的作用
收稿日期：２００７．０４．１１修回日期：２００７—０４．２７
下，紧贴到磁粉腔外壁，主动件与从动件实现分离。
作者通信：Ｅ－ｍａｉｌ：ｉｍｔｂｔｂｏｆｌ＠１６３．ｃｏｒｎ
磁性材料及器件－
２００８年２月
７
３汽车磁粉离合器的发展过程
磁粉离合器在汽车工业上的最早应用可追溯
４磁粉离合器的性能特点
目前，汽车离合器主要有摩擦式离合器、液力耦合器及液力变矩器。摩擦式离合器的发展经历了熟，但其外廓尺寸较大，在接合、分离过程中要产生振动和滑动摩擦，故发热量较大，磨损也较大；而液力耦合器及液力变矩器结构复杂、造价高、传
递效率低，仅适用于高档轿车和部分重型载重汽车和工程机械上。
”
．，
到２０世纪５０年代。法国从１９５９年起，在标致４０３就是磁粉离合器和调节器．
我国磁粉离合器技术在２０世纪５０年代期间仅少量用于测试加载；６０年代到７０年代初开始应用于航空、航天领域：之后才在全国推广并逐步用于各种民用机械。其系列产品广泛用于印刷、包装、纺织、矿山、起重、运输、绕线等行业。
在汽车工业领域，磁粉离合器的应用直到７０年代才有这方面的报道。最初主要应用在发动机冷却系统、汽车空调系统等，实现简单的风扇离合ｊ如西安公路学院的汽车发动机磁粉风扇离合器。９０年代，武汉工学院（现武汉理工大学）参与研制在
ＷＨ２１１越野汽车上试用的一种汽车磁粉离合器及其半自动化控制系统，它具有起步平稳、换档快捷、
汽车上采用了一种半自动的连接装置。其主要部分‘上百年的时间，虽然其设计和制造技术已比较成
磁粉离合器利用磁粉来传递转矩，与上述其他类型离合器相比，具有如下优良特性：
（１）在同滑差无关的情况下能够传递一定的
－转矩，所以连结时完全没有振动。如图３所示，在不同的滑差率下，磁粉离合器所能传递的转矩基本
一致。
（２）传递转矩与励磁电流大致成比例变化，
因而能完善、简单地进行转矩的传递控制。如图４所示，转矩与励磁电流在５％～９５％范围内几乎呈线性关系变化，当励磁电流保持不变时，转矩会稳定
地传递。
振动小等优点【２１。近年来，磁粉离合器在汽车传动系统的应用已经有了进一步的发展，并有了尝试性
的应用。南京理工大学研制的微型客车用功率分流
式无级变速器用适于电控。的磁粉离合器（如图１所示）替代常规离合器，首轮样机研制成功，经试验性能良好，并通过了评审，目前已开始进入产品化
（３）断开励磁电流时的剩余转矩非常小，所
以断开性能良好，空转时也完全没有发热的现象。
（４）能够完全连结，传递效率达到１００％。
阶斟¨。在该系统中，磁粉离合器的应用使传动效
率得到了很大提高。不少其他高校和研究机构也已经开始汽车磁粉离合器的研究工作，如海安航天机电制造公司研制的可控式轿车用磁粉离合器（如图
２所示），可有效实现离合器的快速可靠接合、分
４
（５）结构简单，磁粉是干式的，所以容易维护，具有较高的可靠性。
磁粉离合器的优良特性适合汽车传动系统的动力传递：
（１）磁粉离合器起动平稳、冲击噪声小，工作寿命比传统离合器长。其低转动惯量、高转矩，
特别适合于汽车传动系统的动力传递。另外，由于
离，获得最佳滑差转矩，使发动机寿命延长、油耗减少，并使汽车在行驶过程中实现自动限速。
’∞。∞摹
励磁电流１００ｔ
∞饴
一
囊６０
蜒
柏加
６口哆
一
．．ｏ铂
２０弦
Ｏ
１．离合器本体２．线圈３．从动４．花键轴５．缓冲弹簧６．工作间隙
７．端盖８．滑环式电极图２可控式轿车用磁粉离合器
８
∞豳自
４０２０
ｏ（％嗣
图３磁粉离合器转矩．滑差特性曲线
图４磁粉离合器转矩・励磁电流关系曲线
ＪＭａｇｎＭａｔｅｒＤｅｆｉｃ髓Ｖｏｉ３９
Ｎ０１
采用电控，离合器的接合与分离更加平顺，提高了工业控制领域［３ｊ，如：
，
乘坐舒适性。
（１）柱形。如图５ａ所示，该结构体积比较大，
（２）磁粉离合器结构简单、控制方便。磁粉。通常用于传递力矩较大的机械上，工作间隙在水平离合器结构简单，省去了传统离合器的复杂的动作方向，磁粉分布均匀，性能稳定。
机构：控制系统简单，仅靠控制励磁电流即可完成“（２）筒形。如图５ｂ所示，该结构可以减小从离合器的控制，可以与自动变速器相结合，利用车动件的转动惯量，外形较小，可用于要求高灵敏度载计算机接受相应传感器的输出信号，调整离合的机械上。由于工作间隙在半径方向分布为双层，器输入励磁电流，，自动进行离合器的分离与结合，磁粉的分布均匀性和分散性易受离心力影响。从而实现传动系统的半自动、自动化控制。。
，（３）盘形。如图５ｃ所示，该结构适用于传（３）由于计算机判断指挥准确及时，汽油燃．递力矩较小的场合，从动件转动惯量小，’目前已烧完全，油耗降低，废气排放减少，汽车燃油经济能制造毫秒级的超高速高频工作离合器，寿命可性得到很大提高。
达一亿次。该型磁粉离合器主要用于高端科技产（４）汽车驾驶的智能化程度高。利用简单的品。，电子控制技术即可完成离合器的结合与分离，把５．２典型结构
驾驶员从离合器操作的疲劳中解放出来，驾驶员．磁粉离合器在其发展过程中，按照主动件和从操作简单智能，不易疲劳，提高了汽车行驶的安全性。
５汽车磁粉离合器的结构类型和技术特征．．一轰篇慧鬈戮鬈霎徽
动件的相互关系，发展形成了三种典型结构：
（１）复隙式线圈旋转型结构。在该结构形式
目前，汽车磁粉离合器仍处于初步发展阶段，
质量轻，安装调试方便，是汽车磁粉离合器采用的主要以工业控制领域使用的磁粉离合器为基础进主要结构形式。
行改进，使之更适合于汽车传动系统的结构特点。（２）单隙式线圈旋转型。线圈安装在从动件在汽车传动系统中，离合器是连接发动机和变速器外缘的环槽中，且从动件的转动惯量较大；壳体的重要设备，在汽车运行的整个过程中，相对于离与两侧的端盖组成主动件，磁粉填充在从动件与合器壳体而言，离合器主动件和从动件都处于旋转壳体的间隙中。这种结构供电可靠性差，且触头状态，因此对于电驱动的磁粉离合器，要求其供电与滑环易磨损，给整机性能带来影响，现在已很可靠，而且控制系统越简单越好。同时，汽车离合‘
少使用。’
器要求传递转矩大，占用空间小。（３）单隙式线圈静止型。线圈装在定子槽内，５．１从动件结构形式
定子与两侧的支承盖连接组成一个封闭的固定壳’。磁粉离合器的性能主要取决于所选择的从动体，主动转子处在定子与从动转子之间，磁粉填充件的结构形式。由于杯形从动件（图１）传递功率在主、从动转子问的间隙中。该无滑环结构不产生大、体积小、转动惯量小，成为目前汽车磁粉离合火花和磨损，供电可靠，空载转矩小，但因有非工器从动件结构形式的首选。
，
作间隙，故励磁功率比线圈旋转式大，体积也较大，磁粉离合器从动件的其他几种形式主要用于
主要用于大型工业机械的动力传递。５．３磁粉
魇
磁粉离合器依靠磁粉来传递转矩，所以磁粉是磁粉离合器中最重要的材料，要求磁粉具有较高的ｌｌ
｛Ｉ
议矛
愿
磁导率和较低的矫顽力，力求传递转矩能力大而电ｉ‘啊’７｛＝－一｝：
罐越
流断开后的剩余转矩小；耐热性好，在高温（３００～５００℃）下无明显氧化，不烧结成团，耐腐蚀，能保持离合器的性能稳定；流动性好，保证离合器在
（ａ）柱形
（ｂ）筒形
（ｃ）盘形
线圈断电后能迅速脱开。
图５磁粉离合器的结构类型
吓转１３页）
磁性材料及器件。．２００８年２月
９
５
同时用Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ软件建立了悬浮系统的动态模型，该模型通用性强，参数修改方便，适用于
４
系统的稳态分析和动态分析，对实验具有很重要的指导意义。实验结果证明，该悬浮系统具有一定的稳定性和抗干扰能力，适用于陀螺的磁悬浮系统‘引，
３
Ｚ≯
２
为下一步磁悬浮陀螺微型化的开展打下了基础。参考文献：
一
ｌ
［１】王洪志．川．光学仪器，２００４，２６（１）：４９．５１。。［２】
ＳｈｅａｒｗｏｏｄＣ，ＷｉｌｌｉａｍｓＣＢ，ＭｅｌｌｏｒＰＨ，ｅｔａ１．叨．
ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ，１９９５，３１（２１）：１８４５．１８４６．
０．０
０．５
１．０
１．５
２．０
Ｏ
２．５
３．０
，／ｍｍ
图４
【３】陈文元，等．川．压电和声光（增刊），２００１，２３（５０）：
３６４—３６５．
Ｕ－Ｉ曲线
【４】Ｄａｕｗａｌｔｅｒ［５】
Ｃｈａｒｌｅｓ
ＫＨａＪｏｕｎｇＣ．［Ｊ】．ＩＥＥＥＡｅｒｏｓｐａｃｅ
Ｍａｇａｚｉｎｅ，２００５，２０（２）：２１－２６．
于悬浮高度的选择范围较大，本文通过ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真得到最佳的悬浮点为／＝１．５ｍｍ处，选取／＝－１．２ｍｍ，
１．３ｒａｍ，１．４ｒａｍ，１．Ｓｍｍ，１．６ｍｍ，１．７ｍｍ，１．８ｍｍ，
ａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｙｓｔｅｍｓ
易敬曾．磁路计算与磁路设计［Ｍ】．成都：电子科技大学出版社，１９８７．
［６】虞烈．可控磁悬浮转子系统［Ｍ】．北京：科学出版社，２００２．
１．９ｍｍ，２．０ｍｍ九处悬浮点进行悬浮实验，调节悬浮线圈电流值分别使其悬浮，得到在／＝１．８ｍｍ处具有较大的悬浮刚度，实现了平面转子的稳定悬浮。
【７】ＲＨ弗雷泽，ＰＪ基林森，ＧＡ奥伯贝克（廖朝佩等译）．
磁悬浮和电悬浮［Ｍ】．北京：国防工业出版社，１９８２．【８】ＳｈｅａｒｗｏｏｄＣ，Ｗｉｌｌｉａｍｓ
ｆ
ＣＢ，ＹａｔｅｓＲＢ，ｅｔ０３９，１９９６，６／１－６／３．
ａ１．【Ｊ】．ＩＥＥＥ
Ｃｏｌｌｏｑｕｉｕｍ（Ｄｉｇｅｓ０，ｎ
５结语
作者简介：杨劲松（１９８３一），男，安徽六安人，硕士研
本文介绍了一种带位置传感器的主动悬浮系统，系统各部分结构件通过精细加工的方法得到，
（上接９页）
究生，研究方向为磁悬浮转子微陀螺。
里是结合的，而现在的汽车磁粉离合器在结合时处于全通电状态，所以磁粉离合器的结合消耗了大量的电能，这必然会加重汽车电源系统的供电负担，因此研究节能型、智能化控制的汽车磁粉离合器将成为未来汽车磁粉离合器的一个发展方向。
自动传动系统是汽车传动系的发展趋势【５】。汽车磁粉离合器的应用，将进一步提高汽车传动系的自动化水平，推动汽车向自动化、智能化发展。参考文献：
【１】魏英俊，常思勤，胡平，等．【Ｊ】．机械制造，２００４，４２
（４８２）：１２－１４．
【２】孙守礼．【Ｊ】．武汉工学院学报，１９９５，１７（２）：４４－５０．［３】
阮忠唐．联轴器、离合器设计与选用指南［Ｍ】．北京：化学工业出版社，２００５．２７０－２７７．
［４】刘祖林，向乐新，游凤荷，等．【Ｊ】．武汉汽车工业大学
学报，１９９６，１８（５）：４１４５．
［５】徐石安，江发潮．汽车离合器［Ｍ】．北京：清华大学出
版社，２００５．１－１３．
磁粉颗粒的形状对离合器性能有较大影响。片状磁粉尖晶面易磨损，形成的细粉磨粒容易在离合器的工作面上形成渣壳，使工作间隙缩小，能够传递的转矩明显减小［４１；另外，磁粉颗粒的球形度和流动性密切相关，球形度越高，其流动性越好，有利于快速离合，还可减少离合器在滑差工况下工作面的磨损。
国内汽车磁粉离合器使用较多的是椭圆形不。锈钢系磁粉颗粒，直径在０．００４－－－０．０８ｍｍ。德国科比（ＫＥＢ）有限公司生产的磁粉离合器及制动器的磁粉直径只有４０Ｉ．ｔｍ，形状与土豆相似。国外磁粉产品７０％呈土豆状，３０％呈球形。
６发展趋势
磁粉离合器从出现到现在已有近６０年的发展，其设计与制造技术已逐渐成熟，并且成功应用到了工业控制的各个领域。汽车传动系统是磁粉离合器的一个新的应用领域，汽车磁粉离合器还处于初步发展阶段。离合器在汽车行驶的绝大部分时间
作者简介：候树展（１９８３一），山东临沂人，硕士研究生，
研究方向为汽车电子技术．
磁性材料及器件
２００８年２ｇｉ
１３